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| 內容簡介： |
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根据教育部高等学校自动化类专业教学指导委员会关于“拟通过精简内容大幅度减少专业基础课课时”的教改部署，考虑信号与系统（包括控制系统）的有机联系和紧密相关性，以及“信号分析与处理”（或“信号与系统”）、“自动控制原理”和“现代控制理论”具有共同的数学基础，将上述三门课程的内容通过梳理整合，编写成为本书。本书主要内容包括数学基础、信号、系统、控制四部分。数学基础部分介绍时域、频域、复频域三个讨论域相互变换的数学问题，信号和系统以及它们的联系在信号、系统部分按时域、频域、复频域分别讨论，控制系统的特定分析方法及综合方法单独在控制部分介绍。 本书有别于传统同类教材，具有体系新颖、理论联系实际和较强的实用性等特点，本书可作为普通高校自动化类、电气类等专业的教材，也可作为相关技术人员的学习参考资料。 本书配有电子课件，欢迎选用本书作教材的教师登录www.cmpedu.com注册下载，或发邮件至jinacmp@163.com索取。
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| 目錄：
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前言章绪论1节信号1一、信号的概念1二、信号的分类3第二节系统5一、系统的描述5二、系统的性质6第三节控制系统10一、自动控制的基本原理10二、自动控制的基本形式11三、自动控制系统的基本组成12四、自动控制系统的基本性能要求13五、自动控制系统所要研究的问题14本章要点15习题15第二章数学基础17节傅里叶变换17一、连续傅里叶变换(CFT)17二、离散时间傅里叶变换(DTFT)31三、离散傅里叶变换(DFT)36四、快速傅里叶变换(FFT)41第二节拉普拉斯变换48一、从傅里叶变换到拉普拉斯变换48二、拉普拉斯变换的收敛域49三、拉普拉斯变换的性质51四、单边拉普拉斯变换53第三节Z变换54一、从离散时间傅里叶变换(DTFT)到Z变换54二、Z变换的收敛域55三、Z变换的性质57四、单边Z变换61第四节几个数学变换之间的关系63一、拉普拉斯变换与傅里叶变换的关系64二、Z变换与傅里叶变换的关系65三、Z变换与拉普拉斯变换的关系67第五节应用MATLAB的积分变换67一、傅里叶变换67二、拉普拉斯变换及其反变换69本章要点72习题72第三章信号的时域描述与分析77节连续信号的时域描述和计算77一、连续信号的描述77二、典型连续信号78三、连续信号的时域运算82四、连续信号的时域分解87第二节离散信号的时域描述和计算91一、连续信号的采样和恢复91二、离散信号的描述94三、离散信号的时域运算97第三节信号的相关分析103一、连续信号的相关分析103二、两序列相关运算107第四节应用MATLAB进行信号的时域描述和分析107本章要点113习题113第四章信号的频域描述与分析116节连续时间信号的频域描述与分析116一、周期信号的频谱分析116二、非周期信号的频谱分析123第二节离散信号的频域分析129一、周期信号的频域分析129二、非周期信号的频域分析134三、4种信号频谱分析小结136四、应用DFT和FFT的频谱分析138第三节应用MATLAB的信号频域分析142本章要点147习题148第五章系统的时域分析151节线性系统的时域描述和分析151一、线性系统的时域响应151二、线性连续系统的响应152三、线性离散系统的响应155第二节线性系统状态空间描述和分析157一、线性系统状态空间描述158二、线性系统状态空间分析165三、线性系统的结构特性分析170第三节双转子直升机系统188一、双转子直升机系统的模型188二、时域分析191第四节应用MATLAB的积分变换192本章要点194习题195第六章系统的频域描述与分析202节系统的频率特性202一、频率特性的基本概念202二、系统的频率响应203三、利用系统频率特性求系统响应204第二节系统频率特性的几何表示法208一、幅相频率特性曲线208二、伯德图211第三节应用MATLAB的系统频域分析217一、连续系统的频率特性217二、离散系统的频率特性219本章要点221习题221第七章系统的复频域描述与分析222节系统传递函数222一、连续系统的传递函数222二、离散系统的脉冲传递函数224三、传递函数矩阵225第二节复频域分析228一、连续系统复频域分析228二、离散系统复频域分析236第三节实例:双转子直升机系统的传递函数241第四节应用MATLAB的系统复频域分析242一、连续系统242二、离散系统246本章要点249习题249第八章滤波器251节滤波器概述251一、滤波及滤波器的基本原理251二、滤波器的分类252三、滤波器的技术要求253第二节模拟滤波器255一、概述255二、巴特沃思(Butterworth)低通滤波器256三、切比雪夫(Chebyshev)低通滤波器259四、频率变换264五、无源滤波器267第三节数字滤波器的设计268一、概述268二、无限冲激响应(IIR)数字滤波器的设计方法269三、有限冲激响应(FIR)数字滤波器275第四节应用MATLAB的滤波器设计280一、模拟滤波器设计280二、数字滤波器设计284本章要点291习题291第九章控制系统的稳定性分析293节控制系统的稳定性293一、稳定性的基本概念293二、外部稳定性及其充要条件293三、内部稳定性(李雅普诺夫稳定性)294第二节外部稳定性分析296一、代数判据296二、频域判据300三、相对稳定性分析306四、离散系统的稳定性307第三节李雅普诺夫稳定性分析311一、李雅普诺夫法311二、李雅普诺夫第二法312三、线性定常系统渐近稳定的判别315第四节实例:双转子直升机系统稳定性分析318一、代数判据分析318二、奈奎斯特稳定性判据分析319三、李雅普诺夫方法分析320第五节应用MATLAB的控制系统稳定性分析321本章要点323习题324第十章控制系统的稳态性能分析328节控制系统误差328一、线性定常连续系统的稳态误差328二、线性定常离散系统的稳态误差332第二节连续系统的误差分析332一、连续系统的型别332二、连续系统静态误差系数法333第三节离散系统的误差分析337一、离散系统的型别337二、离散系统静态误差系数法338第四节实例:双转子直升机系统的稳态性能分析340一、按误差定义分析341二、静态误差系数法分析341三、扰动作用下的双转子直升机系统稳态性能分析342第五节应用MATLAB的控制系统误差分析343本章要点346习题346第十一章控制系统的动态性能分析349节根轨迹法分析349一、根轨迹基本原理350二、根轨迹绘制规则352三、利用根轨迹分析系统性能362第二节频率法分析369一、闭环系统的频域性能指标369二、闭环系统频域与时域指标转换370三、利用开环频率特性分析系统性能374第三节实例:双转子直升机控制系统的动态性能分析380一、根轨迹法分析381二、频率法分析382第四节应用MATLAB的控制系统动态性能分析383本章要点386习题387第十二章控制系统的综合391节控制系统的设计和校正问题391一、校正的概念391二、校正的基本方式391第二节串联校正392一、频率法串联校正392二、根轨迹法串联校正400第三节PID控制408一、PID控制概述408二、PID控制器参数设计411第四节控制系统的数字校正415一、数字化模拟控制器415二、少拍控制系统419第五节实例:双转子直升机控制系统校正428一、频率法串联校正429二、根轨迹法串联校正430第六节应用MATLAB的控制系统综合433本章要点439习题439第十三章状态空间法综合441节状态反馈控制系统441一、状态反馈控制系统构成441二、状态反馈控制系统实现极点任意配置的条件442三、单输入系统极点配置算法443四、输出反馈控制系统的局限性445第二节状态观测器447一、状态观测器447二、引入观测器的状态反馈控制系统455第三节实例:双转子直升机控制系统状态反馈控制457一、状态反馈控制457二、具有状态观测器的状态反馈控制458第四节应用MATLAB的状态空间法综合459本章要点465习题465参考文献469
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教育部高等学校自动化类专业教学指导委员会（以下简称自动化教指委）针对信息化、智能化背景下自动化专业教学内容陈旧、滞后，与自动化新技术、新设备、新系统发展不相适应的现状，主导实施了“自动化专业课程体系改革与建设”的教改项目，尝试建设一个新的自动化专业课程体系，通过去除过时内容，增加现代自动化原理、设备、系统等方式大幅度改革专业课程内容。 为了配合自动化教指委的教改部署，我们开展了“应用技术型本科自动化专业理论类课程群建设”课题的研究。我们认为，“信号分析与处理”（或“信号与系统”）、“自动控制原理”和“现代控制理论”三门课程是自动化专业偏理论的课程（我们称之为自动化专业理论类课程），在专业知识体系中占有重要地位，国内高校自动化专业对这几门课程基本上采用分别开课的方式，在教学过程中比较强调各门课程的理论性、系统性，较少考虑几门课程间的关联性和知识衔接，而且各课程讲授的内容陈旧、过多，偏重理论，有较多的数学推导，结合实际不够。通过调研，绝大部分应用技术型本科学生感觉这些课程比较难学，学了比较难用，存在不少内容在多门课程中重复等问题。 我们在对上述课程知识点进行梳理、整顿的基础上，根据知识结构的特点，考虑信号与系统（包括控制系统）的有机联系和紧密相关性，认为上述三门课程都分别在时域、频域、复频域讨论问题，具有共同的数学基础，将上述三门课程的内容通过整合编写一本《信号、系统与控制》是合适的。书中主要内容包括数学基础、信号、系统、控制四部分，数学基础介绍时域、频域、复频域三个讨论域相互变换的数学问题，一般的信号、系统分析问题在信号、系统部分按时域、频域、复频域分别讨论，然后讨论它们相结合的内容，控制系统的特定分析方法及综合方法单独在控制部分介绍。如此安排，使本书具有如下特点： 1）以自动化专业核心理论课程为基础构建了应用技术型自动化专业理论类课程群知识结构，尽量避免与学术型自动化专业同类教材雷同。 2）较好地理顺了信号、一般系统、控制系统之间的关系，强化了信号与系统的有机联系和紧密关联性，并强调了自动控制系统的普适性和特殊性。 3）去除陈旧、重复的内容，精简了篇幅，可以大幅度减少课时。 4）突出基本概念、原理、方法，淡化数学推导，通过贯穿全书的语音信号和双轴飞行器的具体实例，学生通过学习能更好地掌握自动化专业所必需的基本理论知识。 5）每章引入MATLAB及Simulink工具，便于学生随时应用刚学的知识分析问题，搭建合适的实践实验平台，培养综合实践能力，提高学习理论类课程的兴趣，能较好地提高应用理论知识解决实际问题的能力。 本书是自动化教指委教改项目“应用技术型本科自动化专业理论类课程群建设”课题组的研究成果。本书大纲由赵光宙主导制定，赵光宙编写了、二章，崔家林编写了第三、四、八章，马龙华编写了第五~七章大部分内容，何小其编写了第九~十一章和第五章第三节、第七章第三节，刘毅华编写了第十二、十三章和第五章第二节的部分内容，裘君编写了各章的MATLAB和Simulink内容。在本书编写过程中，参阅了国内外一些学者的有关教材和著作，在此一并致以谢意。 由于编者水平有限，加上多人分工编写，本书在内容安排和衔接、知识阐述、书写表述等方面难免存在不足甚至错误之处，敬请同行教师和广大读者批评指正。 编 者
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